Το αξιοσημείωτο σέλας στις αρχές Μαΐου αυτού του έτους έδειξε τη δύναμη που μπορούν να εκπέμψουν οι ηλιακές καταιγίδες ως ακτινοβολία, αλλά περιστασιακά ο ήλιος κάνει κάτι πολύ πιο καταστροφικό.
Τα λεγόμενα «γεγονότα ηλιακών σωματιδίων», αυτές οι εκρήξεις πρωτονίων απευθείας από την επιφάνεια του ήλιου, εκτοξεύονται και κατευθύνονται ατάκτως, ώσπου σε κάποιες περιπτώσεις βρίσκουν την ατμόσφαιρα του πλανήτη μας.
Η φυσική ασπίδα που μας προστατεύει
Οι πληροφορίες δείχνουν ότι περίπου κάθε χίλια χρόνια η Γη έρχεται αντιμέτωπη από ένα ακραίο γεγονός ηλιακών σωματιδίων, το οποίο θα μπορούσε να προκαλέσει σοβαρή βλάβη στην οζονόσφαιρα και να αυξήσει τα επίπεδα υπεριώδους ακτινοβολίας (UV) στην επιφάνεια, με ό,τι κι αν αυτό συνεπάγεται σε επίπεδο θερμοκρασίας, ακτινοβολίας, κλπ.
Αυτό το προστατευτικό πέπλο που λέγεται «όζον», συνιστά ένα κουκούλι για τη ζωή, εκτρέποντας την ηλεκτρικά φορτισμένη ακτινοβολία από τον ήλιο και αποτρέποντάς την από το να μας βλάπτει.
Ουσιαστικά είναι ένας γιγαντιαία μαγνητική ράβδος με γραμμές πεδίου που αναδύονται από τον έναν πόλο, περιστρέφονται γύρω και βυθίζονται στον άλλο πόλο, σε ένα μοτίβο που μερικές φορές περιγράφεται ως «ανεστραμμένο γκρέιπφρουτ».
Το γεγονός δε ότι υφίσταται κατακόρυφος προσανατολισμός στους πόλους, επιτρέπει σε κάποια ιονίζουσα κοσμική ακτινοβολία να διεισδύσει μέχρι την ανώτερη ατμόσφαιρα, όπου αλληλεπιδρά με μόρια αερίου για να δημιουργήσει τη λάμψη που γνωρίζουμε ως σέλας.
Ωστόσο, τα πράγματα δεν είναι μόνο σταθερά. Τον περασμένο αιώνα, ο βόρειος μαγνητικός πόλος μετατοπιζόταν στον βόρειο Καναδά με ταχύτητα περίπου 40 χιλιομέτρων το χρόνο και το πεδίο έχει εξασθενήσει περισσότερο από 6%.
Σύμφωνα δε με τα ήδη υπάρχοντα γεωλογικά αρχεία, υπήρξαν περίοδοι αιώνων ή χιλιετιών κατά τις οποίες το γεωμαγνητικό πεδίο ήταν πολύ αδύναμο ή ακόμη και τελείως απόν.
Ο Άρης συνιστά ενδεικτικό παράδειγμα
Μπορούμε να δούμε τι θα συνέβαινε χωρίς το μαγνητικό πεδίο της Γης κοιτάζοντας τον Άρη, ο οποίος έχασε το του μαγνητικό του πεδίο πριν από περίπου 3,9 με 4,1 δισεκατομμύρια χρόνια και ως αποτέλεσμα το μεγαλύτερο μέρος της ατμόσφαιράς του με φυσικά καταστροφικές συνέπειες για τον πλανήτη. Εν ολίγοις κατέστη ένας εκτεθειμένος πλανήτης στην τύχη της τροχιάς του και του σύμπαντος.
Το μεγαλύτερο γεγονός συνέβη στις 20 Μαΐου με μια ηλιακή έκλαμψη που αργότερα εκτιμήθηκε ότι ήταν μια X12 — οι ηλιακές εκλάμψεις κατηγορίας Χ είναι οι ισχυρότερες από πολλούς τύπους — με βάση δεδομένα από το διαστημόπλοιο Solar Orbiter, μια κοινή αποστολή μεταξύ της ESA (Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας) και της Ευρωπαϊκής Υπηρεσίας Διαστήματος NASA.
Η έκλαμψη έστειλε ακτίνες Χ και ακτίνες γάμμα προς τον Κόκκινο Πλανήτη, ενώ μια επακόλουθη στεφανιαία εκτόξευση μάζας εκτόξευσε φορτισμένα σωματίδια.
Κινούμενες με την ταχύτητα του φωτός, οι ακτίνες Χ και οι ακτίνες γάμμα από την έκλαμψη έφτασαν πρώτες, ενώ τα φορτισμένα σωματίδια έμειναν ελαφρώς πίσω, φτάνοντας στον Άρη σε μόλις δεκάδες λεπτά.
Διατάραξε τη λειτουργία του διαστημικού σκάφους Mars Odyssey και προκάλεσε επίπεδα ακτινοβολίας στην επιφάνεια του Άρη περίπου 30 φορές υψηλότερα από αυτά που θα λαμβάνατε κατά τη διάρκεια μιας ακτινογραφίας θώρακα.
Βίντεο
Ηλιακός άνεμος – Όταν τα πρωτόνια «επιτίθενται»
Μια καταιγίδα ηλιακής ακτινοβολίας (επίσης γνωστή ως Γεγονός Ηλιακού Πρωτονίου ή SPE) εμφανίζεται συχνά μετά από μεγάλες εκρήξεις στον Ήλιο όταν τα πρωτόνια εκτοξεύονται με απίστευτα υψηλές ταχύτητες, μερικές φορές μέχρι και αρκετά 10.000 km/s. Αυτές οι καταιγίδες ακτινοβολίας μπορούν να γεφυρώσουν την απόσταση Ήλιου-Γης σε μόλις 30 λεπτά και να διαρκέσουν πολλές ημέρες
Οι καταιγίδες ηλιακής ακτινοβολίας δεν είναι επικίνδυνες για τους ανθρώπους στη Γη. Προστατευόμαστε από αυτές τις καταιγίδες από το μαγνητικό πεδίο της Γης και την ατμόσφαιρα της Γης.
Ένα αποτέλεσμα που μπορούμε να αντιμετωπίσουμε στη Γη κατά τη διάρκεια ισχυρών καταιγίδων ηλιακής ακτινοβολίας είναι ο αυξημένος κίνδυνος των ανθρώπων σε διαπολικές πτήσεις να λαμβάνουν υψηλότερη δόση ακτινοβολίας από την κανονική.
Οι διαπολικές πτήσεις μερικές φορές πρέπει να αναδρομολογηθούν ή να ακυρωθούν εξαιτίας αυτών των καταιγίδων ακτινοβολίας. Ένα άλλο ζήτημα είναι ότι μπορεί να προκαλέσει κάποια προβλήματα επικοινωνίας στις πολικές περιοχές.
Αυτά τα πρωτόνια αποτελούν επίσης απειλή από την ακτινοβολία για τους αστροναύτες, ιδιαίτερα κατά τη διάρκεια των εξω-οχηματικών τους δραστηριοτήτων (διαστημικοί περίπατοι).
Οι δορυφόροι στο διάστημα είναι επίσης ευάλωτοι: αυτά τα πρωτόνια υποβαθμίζουν την απόδοση του ηλιακού πάνελ, τα ηλεκτρονικά κυκλώματα του αεροσκάφους μπορεί να δυσλειτουργήσουν και τα πρωτόνια θα δημιουργήσουν θόρυβο στα συστήματα παρακολούθησης αστεριών.
Τα πρωτόνια είναι πολύ βαρύτερα από τα ηλεκτρόνια και μεταφέρουν περισσότερη ενέργεια, επομένως φτάνουν σε χαμηλότερα υψόμετρα στην ατμόσφαιρα της Γης, συναρπάζοντας μόρια αερίου στον αέρα.
Ωστόσο, αυτά τα διεγερμένα μόρια εκπέμπουν μόνο ακτίνες Χ, οι οποίες είναι αόρατες με γυμνό μάτι. Εκατοντάδες συμβάντα αδύναμων ηλιακών σωματιδίων εμφανίζονται σε κάθε ηλιακό κύκλο (περίπου 11 χρόνια), αλλά οι επιστήμονες έχουν βρει ίχνη πολύ ισχυρότερων περιστατικών σε όλη την ιστορία της Γης. Μερικά από τα πιο ακραία ήταν χιλιάδες φορές πιο δυνατά από οτιδήποτε καταγράφηκε με σύγχρονα όργανα.
Σε περιοχές με αρκτικό γεωγραφικό πλάτος, η επικοινωνία μέσω υψηλών συχνοτήτων (HF) μπορεί να προκαλέσει προβλήματα ή να γίνει αδύνατη. Τα ταχέως κινούμενα πρωτόνια διαπερνούν τη μαγνητόσφαιρα και κατευθύνονται προς τις γραμμές του μαγνητικού πεδίου, εισέρχονται στην ατμόσφαιρα κοντά στους πόλους βόρειο και νότιο.
Αυτά τα πρωτόνια ιονίζουν τη στιβάδα D, καθιστώντας δυσκολότερη τη διέλευση των ραδιοκυμάτων HF στα υψηλότερα στρώματα E, F1 και F2, όπου συνήθως αυτά τα ραδιοσήματα αντανακλώνται και επιστρέφουν στη Γη. Αυτές οι διακοπές ραδιοφώνου είναι γνωστές ως συμβάντα απορρόφησης πολικού καλύμματος (PCA) και μπορεί να διαρκέσουν αρκετές μέρες.
Ως αποτέλεσμα, η ραδιοεπικοινωνία HF μέσω υπερπολικών διαδρομών γίνεται ελάχιστα ή καθόλου δυνατή. Η κλίμακα S μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να αξιολογηθεί η ένταση ενός συμβάντος απορρόφησης πολικού καλύμματος (PCA).
Λιγότερο όζον ίσον περισσότερή ακτινοβολία και κίνδυνος
Πέρα από την άμεση επίδρασή τους, τα ηλιακά σωματίδια μπορούν επίσης να ξεκινήσουν μια αλυσίδα χημικών αντιδράσεων στην ανώτερη ατμόσφαιρα που μπορεί να καταστρέψει το όζον.
Το όζον απορροφά την επιβλαβή ηλιακή ακτινοβολία UV, η οποία μπορεί να βλάψει την όραση και επίσης το DNA (αυξάνοντας τον κίνδυνο καρκίνου του δέρματος), καθώς και να επηρεάσει το κλίμα.
Σε νέα μελέτη, αναφέρεται ότι ένα τέτοιο γεγονός θα μπορούσε να καταστρέψει τα επίπεδα του όζοντος για ένα χρόνο περίπου, αυξάνοντας τα επίπεδα UV στην επιφάνεια και αυξάνοντας τη βλάβη του DNA.
Χαρακτηριστικά αναφέρεται στη μελέτη: «Αντίθετα, χωρίς γεωμαγνητικό πεδίο, θα υπήρχε μια σημαντική αύξηση των NOx (οξειδίων του Αζώτου) σε ολόκληρη την ατμόσφαιρα, με αποτέλεσμα τη σοβαρή καταστροφή του όζοντος της στρατόσφαιρας για αρκετά χρόνια. Η προκύπτουσα υπεριώδης ακτινοβολία στο επίπεδο του εδάφους (UV) θα παραμείνει ανυψωμένη για έως και 6 χρόνια, οδηγώντας σε αυξήσεις του δείκτη UV έως και 20 έως 25% και σε ποσοστά βλάβης του DNA που προκαλείται από τον ήλιο κατά 40 έως 50%. Οι πιθανές εξελικτικές επιπτώσεις των προηγούμενων ακραίων SPE παραμένουν ένα σημαντικό ερώτημα, ενώ οι κίνδυνοι που ενέχουν για την ανθρώπινη υγεία στις σύγχρονες συνθήκες συνεχίζουν να υποτιμώνται».
